智能网联汽车技术专业“理-虚-实”人才培养模式改革与实践.pdf

10.16638/ki.1671-7988.2023.016.032 10.16638/ki.1671-7988.2023.016.032 智能网联汽车技术专业“理-虚-实”人才培养模式改革与实践 轩照振，徐增勇*（河南交通职业技术学院 汽车学院，河南 郑州 450000）摘要：当前汽车产业以电动化、智能化、网联化和共享化为主要特征快速转型升级，职业院校如何改革人才培养模式以适应产业升级和人才需求的新变化具有重要意义。文章以智能网联汽车技术专业为研究载体，总结汽车产业转型升级导致专业人才培养过程中面临新问题，从专业实训基地建设、课程体系重构以及教学模式开发等方面提出解决措施，提出了三维立体、虚实结合的混合教学模式，构建了以虚拟仿真实训基地为基础的理-虚-实人才培养模式。实践表明，这些改革措施有效解决了智能网联汽车技术专业教学过程中面临的问题，有助于提升学生的职业能力与综合素养。关键词：虚拟仿真；人才培养模式；混合教学模式；课程体系 中图分类号：G434 文献识别码：A 文章编号：1671-7988(2023)16-156-05 Reform and Practice of Theory-Virtual-Reality Talent Training Mode for Intelligent Connected Automobile Technology Specialty XUAN Zhaozhen,XU Zengyong*(College of Automobile,Henan Communications Vocational and Technical College,Zhengzhou 450000,China)Abstract:At present,the automobile industry is characterized by electrification,intelligence,networking and sharing,and is undergoing rapid transformation and upgrading.It is of great significance for vocational colleges to reform the talent training mode to adapt to the new changes in talent demand caused by industrial upgrading.This paper takes the intelligent connected vehicle technology specialty as the research object,summarizes the new problems in the process of professional talent training caused by the transformation and upgrading of the automobile industry,proposes solutions from the construction of professional training base,professional talent training 作者简介：轩照振（1980），男，硕士，讲师，研究方向汽车专业教学及高职教育，E-mail:。通信作者：徐增勇（1982），男，硕士，副教授，研究方向汽车专业教学及高职教育，E-mail:。基金项目：2019 年河南省人文社科资助项目：基于产教结合信息化条件下混合学习模式构建及实践研究（2019-ZZJH-223）；2021 年河南省首批职业教育与继续教育课程思政示范课程项目：汽车电子电气系统检修（194）；2021 年中国交通教育研究会交通教育科学研究课题疫情背景下高职新能源汽车类课程线上线下教学模式构建与实践（JTYB20-37）；2021 年河南交通职业技术学院青年骨干教师培养计划项目：面向 1+X 证书制度智能网联汽车综合实训平台设计开发（2020QN005）。第 16 期 轩照振，等：智能网联汽车技术专业“理-虚-实”人才培养模式改革与实践 157 mode and supporting mixed teaching mode,proposes a three-dimensional,virtual and real combination mixed teaching mode,and constructs a theory-virtual-reality talent training mode based on the virtual simulation training base.The practice shows that these reforms have solved the problems existing in the practical teaching of the intelligent connected vehicle technology specialty and are helpful to improve the students professional ability and comprehensive quality.Keywords:Virtual simulation;Talent training mode;Mixed teaching mode;Curriculum system 2022 年 12 月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发关于深化现代职业教育体系建设改革的意见，文件中明确提出：坚持以教促产、以产助教、产教融合、产学合作，延伸教育链、服务产业链、支撑供应链、打造人才链、提升价值链，推动形成同市场需求相适应、同产业结构相匹配的现代职业教育结构和区域布局。同时，文件强调建设职业教育专业教学资源库、精品在线开放课程、虚拟仿真实训基地等重点项目，扩大优质资源共享，推动教育教学与评价方式变革。高职院校智能网联汽车技术专业是培养“中国制造2025”高素质技术技能型人才新兴战略专业，其专业实训基地建设、课程体系构建、课程资源建设、人才培养模式改革等都是目前职业教育教学研究热点方向1-2。随着汽车产业转型升级，对智能网联汽车辅助设计、生产制造、售后服务技术一线技术骨干和管理人才的需求逐年增长，但职业院校对智能网联汽车技术技能型人才培养还处在初级摸索阶段3。在智能网联汽车技术专业人才培养过程中，实训基地建设、课程体系开发以及教学模式设计等是高素质技术技能人才培养的关键要素。1 高职智能网联汽车技术专业人才培养面临问题 1.1 专业人才培养滞后产业转型升级人才需求 由于汽车产业快速转型升级，智能网联汽车快速发展，导致企业岗位需求反馈到学校存在延迟和滞后，因此学校人才培养和企业岗位需求难以精准对接。企业最新设备、技术难以快速融入教学内容，难以满足企业对学生理论知识、专业技能和职业素养的要求。由于存在生产安全等风险，在校学习期间车企往往不愿意接收学生进行短期实习，学生真实工作场境、实岗实训难以开展，进而导致学生岗位适应性不强。1.2 专业实训安全隐患大、实训教学效率低 智能网联汽车以纯电动汽车为载体，一般具有 350 V 以上高压电系统，实训教学中存在较大安全隐患，目前高职 1 个自然班一般为 50 人，传统理实一体化教学模式是教师首先进行理论讲解，学生学习相关理论知识、实践操作要点等，教师再通过实操演示展示具体实操流程，最后学生分组进行实车操作练习。班级人数为 50 人左右，导致学生实操演示时观看不清楚、步骤流程不清晰，教师不能掌握学生的熟练程度，此时，学生实车操作练习，由于操作不规范、步骤不熟练等，易导致触电安全事故。同时，由于操作标准流程不熟悉，导致每组练习时间长，整体的实训教学效率低。智能网联汽车产业是新兴产业，纯电动汽车、智能网联汽车等更新换代快。职业院校实训设备需与产业前沿技术和产品保持同步，实训设备需要快速更新迭代，导致教学成本高，如 1 套纯智能网联汽车综合故障诊断实训平台市场价格约为100 万元，能满足 48 人同时实训，且实训设备1 到 2 年后就落后于企业岗位技能培养需求，教学效果大幅降低。因此，职业院校智能网联汽车技术专业实训设备台套数普遍较少，学生课堂实践机会少、实训练习时间短、课堂实训教学效果无法保障，学生岗位职业能力提升有限。1.3 缺少深度融合课证融通的教学资源 2019 年 1 月，国务院印发国家职业教育改革实施方案，提出在职业院校、应用型本科高校启动“学历证书+若干职业技能等级证书”制度改革工作4。国内很多职业院校智能网联汽车技术专业虽已入选试点专业，但相应的课程体系建设、课程内容重构以及配套的教学模式构建仍然处在初期的探索阶段。158 汽 车 实 用 技 术 2023 年 2 智能网联汽车技术专业“理-虚-实”人才培养模式构建 以河南交通职业技术学院汽车学院智能网联汽车技术专业为例，阐述针对智能网联汽车技术专业“理-虚-实”人才培养模式构建。人才培养模式主要包括人才培养目标、人才培养内容、人才培养方式和质量评价体系，针对当前智能网联汽车技术专业建设面临的问题，利用信息技术构建“理-虚-实”人才培养模式，以下 阐述育人体系、专业实训基地建设、教学模式以及考核方式等方面改革的具体措施。2.1 构建“理-虚-实”立体化育人体系 通过企业岗位调研，掌握企业岗位知识和技能的需求。研究梳理智能网联汽车技术专业对应企业岗位所需核心技能点，将专业实训基地和虚拟仿真实训基地相融合，对接 1+X 职业技能等级证书标准，将企业岗位需求和职业技能等级标准对接融入到专业课程中，构建“理-虚-实”立体化能力层级上升的立体化育人体系，如图 1 所示。图 1“理虚实”结合立体化育人体系框架 将虚拟仿真和实车实操、职业技能等级标准进行深度融合，对专业核心课程内容、学时分配、培养目标、教学实施以及考核评价等开展全面改革，完成智能网联汽车技术专业人才培养方案修订。1）明确细化专业核心知识点、技能点，颗粒化虚拟仿真资源，形成对应列表融入课程，制定具体易执行教学模式。将虚拟仿真软件的内容具体细化，形成包含资源名称、技能类型、具体时长、学习模式、评估方式、对应知识点/技能点等属性特征的颗粒虚拟仿真资源，方便教学应用，解决智能网联汽车技术相关虚拟仿真资源运用效率不高的问题。2）在全面掌握岗位核心技能要求基础上，明确专业核心课程知识点、技能点，分析每一个知识点、技能点，确定哪些是适合运用虚拟仿真资源开展教学以及具体运用方法，有效解决实训安全隐患、程序调试复杂等实践难点，提高教学效率，解决智能网联汽车专业相关学生人数急剧增加导致实训教学困难的问题。3）基于虚拟仿真实训基地，构建“数据管理平台+沉浸式虚拟仿真教学系统+实训工位感知系统”数字化职教新模式。大数据监测平台实现过程性评价、沉浸式虚拟仿真教学系统实现学习与工作相结合，实操工位感知系统实现教师和学生客观的自我认识，创新了职业教育教学新的生态。第 16 期 轩照振，等：智能网联汽车技术专业“理-虚-实”人才培养模式改革与实践 159 2.2 建设智能新能源汽车技术虚拟仿真实训基地 智能新能源汽车技术虚拟仿真实训基地，改变按专业课程分类建设传统实训室构建模式，转为以专业群共享、专业融合、跨专业交叉实训为导向的实训基地建设新模式，实现了专业实训的局部融合和综合联动，突出了智能网联汽车、新能源汽车产业主要工作岗位技能要求融合性、实践性。基地建设依据智能新能源汽车企业岗位工作内容，对接新能源汽车技术专业群人才培养目标，从基础结构认知、专业技能练习、综合技能强化、创新能力培养四个维度出发，融入智慧传感技术、车路协同、智能通信信号等新技术，构筑以新能源汽车高压安全教育、新能源汽车综合故障排除为主的虚实结合综合技能演练系统，建设以智能网联汽车装配调试为主以虚助实专项技能强化实训室。具体实训基地包含桌面 VR 仿真实训设备 24套，VR 仿真软件 3 套，包括纯电动汽车结构与检修、驱动电机结构与检修和汽车故障诊断等。2021年 8 月，我校智能新能源汽车技术虚拟仿真实训基地获得教育部职业教育示范性虚拟仿真实训基地培育建设立项。2022 年 6 月，建成三个实训中心：新能源汽车综合虚拟仿真中心、智能网联汽车虚拟仿真中心以及智能汽车计算平台算法虚拟仿真中心。包含桌面 VR 设备 50 台、高性能虚拟仿真电脑 100 台、服务器 1 台以及多屏同屏 3D 系统一套等，能够满足新能源汽车技术专业群 7 门专业核心课程虚拟仿真实训需要。2.3 重构课程教学体系 职业教育功能定位由“谋业”转向“人本”，更加注重服务人的全面发展，根据对智能网联汽车技术专业对应岗位实践技能需求，结合电动化、智能化以及多学科融合的专业特点以及职业资格证书、1+X 职业技能等级证书、智能网联汽车技术规范等培训要求，构建以职业能力培养为核心，包含基础、专业、综合、创新四层级的“层级递进、课程融通”的专业课程体系。基础层实现基础技能模块功能，包含课程电工电子技术、嵌入式与 C 语言基础、汽车网络通信基础和智能汽车传感器结构与检修对应低压电工证，实现课程融通；专业层完成岗位技能模块功能，包含课程纯电动汽车结构与检修、智能网联汽车计算平台技术应用、智能网联汽车线控底盘结构与检修和智能汽车座舱系统原理与应用对应的企业岗位技能证书，如宝马机电技师证、上汽大众基础机电工证等，实现岗课融通；综合层完成综合技能模块功能，包括课程智能驾驶辅助系统结构与检修、车联网技术与应用、智能网联汽车整车综合测试和汽车电子产品工艺技能实训综合对应的 1+X 职业技能等级证书智能网联汽车测试与装调职业技能等级证书（中级），实现课程融通；创新层完成创新与发展模块功能，包含课程智能网联汽车电子产品技能实训、智能装调测试实训、毕业设计和顶岗实习等课程对应的全国职业技能竞赛，实现课赛融通。2.4“三维立体、虚实结合”混合教学模式 基于产教融合，利用信息技术，将岗位场景引入到教学过程中，形成学校教师与企业导师、课堂工位与企业岗位、虚拟仿真与实训操作的三维立体、虚实结合混合教学模式，如图 2 所示。校企合作项目丰富，包括宝马、上汽大众、北京现代、上汽通用等深度校企合作项目。利用智能新能源汽车技术虚拟仿真实训基地硬件资源和管理平台，引入合作企业的技术资源如车辆生产工业模型、岗位场景、维修标准步骤以及岗位操作要点等，合作开发 VR/AR 虚拟仿真资源，开展课堂实训教学以及企业员工技术培训等社会服务。通过虚拟仿真技术还原真实工作场景和工作过程，仿真练习掌握拆装步骤和标准，实车实训练习形成岗位实践能力，实现学校课堂与企业岗位无缝对接。图 2 “三维立体、虚实结合”教学模式 课前：企业导师依据真实岗位案例导入课程，教师提供相关学习资源，学生学习理论知识，进行虚拟仿真练习和理论测试。企业导师通过微视频等方式，介绍与课程项目内容相关岗位场景中的实际案例，如客户咨询宝马 i3 纯电动汽车纯电续航里程缩短的问题、交流充电枪无法拔出如何紧急解锁等问题，分享实际工作中的痛点，引导160 汽 车 实 用 技 术 2023 年 学生进入工作岗位，激发学生学习兴趣。教师在线发布学习任务，将所需的资料如高压电系统微课、技术手册、高压电池维修工具设备使用、高压电池单元维修整体流程、高压电池维修 VR 资源等5，通过数字化教学平台等发送给学生。学生在虚拟仿真实训基地自主练习掌握拆装流程并通过测试。教师利用数字化教学平台掌握学习情况，针对性地准备课堂教学，提高学生学习体验，提高教学效果。课中：教师重点解决难点问题、强化重点知识和技能。讲解实践操作技能，通过虚拟仿真技术还原岗位操作流程，如高压电池拆装标准步骤，学生通过体验式学习过程感受高压电池拆装关键步骤，突出重点。如动力电池模组连接组装是岗位中发生安全事故较高的操作之一，需要将 26 个电池模组正负极串联，错误接线会导致短路起火。利用废旧电池或纸盒道具代替练习，难以培养严谨专注工作习惯。运用虚拟仿真技术，操作过程高度还原工作场景，操作错误导致触电会产生声、光、震动等形式提醒，增强学生立体感知，提升学习效果。通过虚拟仿真系统数据统计，将操作错误多的步骤，进行集中进行分享解决，突破难点。虚拟仿真考核通过，进行实车操作练习。实车操作过程中运用实操工位感知系统记录整个实操练习过程，实现课堂教学数字化感知，即利用1+X 工位考核监控系统，每个实操工位前后布置两个高清智能摄像设备，监控学生实车操作过程，能够智能预判危险操作，实操练习后通过感知系统回放、慢放关键操作点，进行点评讲解，实现数字化精准教学，提升实训效果。同时，利用感知系统能够实现随堂测试，多维度评价学生学习效果。课后：利用企业资源提供课后任务案例，学生利用所学知识技能完成任务解决方案，巩固学习成果。如 G38 PHEV 电动行驶受限，学生通过小组合作的方式完成实践任务。3 结语 智能网联汽车技术专业基于宽基础、厚技能复合型高技术技能人才培养目标，以“搭平台、建资源、融证书、促能力”教学改革理念，形成“理-虚-实”立体化育人体系，实施了教师+导师、虚拟+现实、课堂+岗位的三维立体、虚实结合教学模式。依据理-虚-实人才培养模式，建成国家级精品在线开放课程 2 门，省级精品在线开放课程 5 门，河南省首批课程思政示范课程 1 门，省级立体化教材 1 门。依托虚拟仿真基地和数字化教学平台，提升教学能力。教师参加各级各类比赛，获得河南省职业院校教师教学能力一等奖、二等奖各 8项、河南省职业院校青年教师课堂教学创新大赛一等奖 2 项、全国交通运输教育教学指导委员会信息化教学能力大赛一等奖、二等奖 3 项，河南省第一届职业技能竞赛银奖等。通过虚拟仿真实训基地，学生进行职业技能训练，提升综合能力。年均 500 人次通过 1+X 职业技能等级证书考核，参加全国职业技能竞赛获得二等奖 1 项、三等奖 1 项，其他厅级以上奖励 3项，河南省创新创业大赛二等奖 1 项。为校企合作企业输送的毕业生，能够迅速进入智能网联汽车环境部署、测试调试等技术复杂度较高的工作岗位，受到了用人单位的好评。教学实践表明，理-虚-实人才培养模式能够有效地避免智能网联汽车实践教学中高压安全隐患，提升了实践教学效率和效果，有效降低教学成本，增强学生学习兴趣，提高了学生职业能力和综合素质。参考文献 1 梁晔,马楠,田霖,等.智能网联汽车技术专业实训课程设置路径J.北京工业职业技术学院学报,2022,21(4):103-107.2 彭爱辉,徐佳.本科层次职业教育专业设置的价值意蕴、逻辑机理与实践路径J.职业技术教育,2021,42(31):6-12.3 王禹.产教深度融合背景下高职院校 1+X 证书制度推进路径J.北京工业职业技术学院学报,2022,21(1):52-55.4 李明月,岳吉瑞,李培繁.高水平高职专业试点职教本科研究J.教育与职业,2022(15):53-59.5 贾广辉,徐增勇.新能源汽车动力电池的管理系统研究J.汽车实用技术,2019,44(14):10-11.